基于單片機(jī)技術(shù)的室內(nèi)報警器的設(shè)計

摘 要：以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，選擇集成聲音傳感器PS2109和紅外傳感器BH用作采集系統(tǒng)的敏感元件，設(shè)計一個適合辦公室、倉庫、商店及學(xué)校機(jī)房的室內(nèi)防盜器。對聲光控制的報警系統(tǒng)的設(shè)計流程、硬件組成、具體工作原理做了詳細(xì)的介紹，并且對這個報警系統(tǒng)的特點進(jìn)行簡單描述。

關(guān)鍵詞：聲音傳感器PS2109;紅外傳感器BH;報警器;信號采集;A/D轉(zhuǎn)換;555定時器

中圖分類號：TP3681文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-025-02

The Indoor Alarm Apparatus′ DesignBased on Single Chip Computer Technology

WANG Yanfang1，HUANG Haibin2

(1.Physics and Telecommunication Engineering College，South China Normal University，Guangzhou，510006，China;

2.Zengcheng Radio TV University，Zengcheng，511300，China)

Abstract：Taking single chip computer as the foundation，choosing integration sound sensor PS2109 and infrared sensor BH as the gathering system′s sensitive unit，a indoor alarm apparatus which is fit for office，warehouse，store and the school engine room is designed.To the acoustooptic control alarm system design flow，the hardware composition，the concrete principle of work have made detailed introduction，and have carried on the simple description to this alarm system characteristics.

Keywords：sound sensor PS2109;infrared sensor BH;alarm apparatus;signal gathering;A/D transform;555 timer

隨著社會經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，防盜成了人們越來越關(guān)心的問題。鐵門鐵窗等已經(jīng)不能給人們帶來太多的安全感，社會對報警器材的需求日益迫切。智能報警系統(tǒng)，是以保障安全為目的建立起來的技術(shù)防范系統(tǒng)。他包括以現(xiàn)代物理和電子技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)侵進(jìn)入破壞行為、產(chǎn)生聲光報警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧１疚囊月曇魝鞲衅骱图t外傳感器為探頭簡單設(shè)計了一個適合辦公室、倉庫、商店及學(xué)校機(jī)房的室內(nèi)防盜器。

1 硬件構(gòu)成

報警器硬件部分如圖1所示的8個基本部件組成，可分為2個模塊。其中，傳感器、信號調(diào)制電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成信號采集模塊。機(jī)房中的聲音和紅外線信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，在信號調(diào)制電路中將信號放大，濾波，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。另一個模塊是報警器主體模塊，由單片機(jī)和聲光報警系統(tǒng)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路組成。單片機(jī)控制實現(xiàn)聲光報警功能。GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一起實現(xiàn)報警器經(jīng)Modem與學(xué)校網(wǎng)絡(luò)值班中心的通信，使有關(guān)工作人員能夠?qū)C(jī)房的情況及時發(fā)現(xiàn)和處理。

1.1 聲音、光電信號采集模塊

因為偷盜行為一般發(fā)生在夜晚，所以防盜系統(tǒng)通常使針對夜晚設(shè)計，在本設(shè)計中選擇把房內(nèi)的聲音和紅外線作為采集信號，所以用集成聲音傳感器PS2109和紅外傳感器BH用作采集系統(tǒng)的敏感元件。

夜晚的房內(nèi)應(yīng)該是非常安靜的，設(shè)置一個噪音最高分貝(一般在30~40 dB之間)，一旦機(jī)房的噪音超過預(yù)設(shè)的底限，聲音傳感器就會發(fā)出信號。當(dāng)有人或其他動物進(jìn)入室內(nèi)時，就會產(chǎn)生紅外線，紅外線傳感器也會發(fā)出信號。

數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖2所示，A/D轉(zhuǎn)換電路采用常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0809，聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。由圖2可知ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0.0～P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖2中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)輸出地址為7FF8H即可選通通道IN0，實現(xiàn)對聲音傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址7FF9H即可選通道IN1，實現(xiàn)對紅外線傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖2中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到89C51的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。

1.2 報警器主體模塊

聲光報警電路由單片機(jī)P3.7口控制，輸出報警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅(qū)動聲光報警電路，直至按復(fù)位鍵RESET和開關(guān)鍵。

聲光報警電路由555定時器、揚(yáng)聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖3所示。

其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機(jī)AT89C51的P3.7端相連，受P3.7腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用，當(dāng)P3.7＝1時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當(dāng)P3.7＝0時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時P3.7腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng)電阻R1加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，達(dá)到聲光同時報警的效果。

當(dāng)報警器檢測到房內(nèi)的異常信息后，除了在電腦室現(xiàn)場產(chǎn)生聲光報警信號外，還需要將現(xiàn)場信息通知到值班人員。為此，系統(tǒng)設(shè)計了單片機(jī)與Modem通訊模塊，該模塊由單片機(jī)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路組成。

2 程序設(shè)計部分

監(jiān)控程序流程圖如圖4所示。系統(tǒng)復(fù)位后，首先要進(jìn)行初始化，包括對各個控制用寄存器的初始化、設(shè)置中斷服務(wù)程序的入口地址、設(shè)置堆棧等。

數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計包括：驅(qū)動ADC0809的輸入端IN0和IN1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，分別由子程序ADC1(噪聲控制)和ADC2(光電信號轉(zhuǎn)換)完成；

單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入指定存儲單元，由INT1中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，中斷到來說明A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語

該室內(nèi)防盜的自動報警系統(tǒng)的特點為：能對室內(nèi)聲音和可疑物體入侵等突變進(jìn)行報警；如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報警；如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如噪聲過大或是紅外線傳感器檢測到異常信號)，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理；如果聲音傳感器和紅外傳感器同時送出異常信號，則說明有盜情，發(fā)出失竊警報，并及時將這些信息報到值班室。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］王忠民，郝靜，張瑜.基于單片機(jī)語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27(10):1416.

［2］李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994.

［3］梁亞光.單片機(jī)的Modem通訊［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2001(8):6164.

［4］張毅坤.單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，1998.

［5］張友德.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實驗［M］.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，1999.

［6］余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2000.

作者簡介

王艷芳 女，1980年出生，湖南桃江人，華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院05級研究生。

黃海濱 男，1981年出生，湖南武岡人，助教。主要從事電子技術(shù)的教學(xué)及研究工作。